Trong vật lý quang học, tia hồng ngoại là một bức xạ điện từ mà chúng ta không thể không nhắc đến. Vậy tia hồng ngoại là gì? Tia hồng ngoại có tính chất, ứng dụng và cách nhận biết như thế nào? Hãy cùng với camnangdienmay.net đi tìm hiểu về loại bức xạ điện từ này qua bài viết dưới đây nhé!
Contents
Tia hồng ngoại là gì?
Khái niệm tia hồng ngoại
Tia hồng ngoại còn được gọi là sóng hồng ngoại, bức xạ hồng ngoại, ánh sáng hồng ngoại,.. hay thường được viết tắt là IR, là một loại năng lượng bức xạ có bước sóng dài hơn ánh sáng.
Bước sóng hồng ngoại nằm trong khoảng 700nm-1mm, tần số 300 GHz -300MHz, và năng lượng của photon sẽ dao động trong khoảng 1.24 meV – 1.7 eV. Đó là lý do mắt thường chúng ra sẽ không thể nhìn thấy được tia hồng ngoại mà chỉ có thể cảm nhận được nhiệt.
Tia hồng ngoại được coi là một bức xạ điện từ. Tần số sẽ liên tục được tạo ra khi các nguyên tử hấp thụ sau đó giải phóng ra năng lượng. Bức xạ điện từ tính theo tần số cao nhất đến thấp nhất sẽ bao gồm: tia gamma, tia X, tia cực tím, ánh sáng nhìn thấy, bức xạ hồng ngoại, sóng vi ba, sóng vô tuyến. Các loại bức xạ này cùng với nhau sẽ tạo nên phổ điện từ.
Nguồn gốc của tia hồng ngoại
Tia hồng ngoại được phát hiện vào năm 1800 nhờ nhà thiên văn học người Anh William Herschel. Trong một thí nghiệm đo nhiệt độ chênh lệch giữa các màu trong quang phổ, ông đã thực hiện đặt nhiệt kế trong từng màu của quang phổ có thể nhìn thấy được. Kết quả, ông thấy được sự tăng nhiệt độ từ xanh lam sang đỏ và ông đã nhận thấy một nhiệt độ thậm chí còn ấm hơn bên ngoài điểm cuối màu đỏ quang phổ nhìn thấy được.
Những nguồn phát ra tia hồng ngoại
Nguồn chính phát ra được tia hồng ngoại là nhiệt độ hoặc bức xạ nhiệt. Do đó bất kỳ một vật nào có nhiệt độ lớn hơn 0°K cũng đều phát ra bức xạ năng lượng hồng ngoại. Kể cả những vật chúng ta sờ vào cảm giác rất lạnh, chẳng hạn như cục đá đông cũng sẽ phát ra được tia hồng ngoại.
Nếu một vật thể mà không đủ nóng để phát ra được ánh sáng nhìn thấy thì hầu như sẽ phát ra năng lượng trong tia hồng ngoại. Chẳng hạn như cục than nóng có thể không phát ra ánh sáng nhưng nó phát ra tia hồng ngoại và chúng ta có thể cảm thấy độ ấm, nhiệt độ nóng của chúng.
Một vật thể càng nóng thì sẽ càng phát ra nhiều tia hồng ngoại. Kể cả cơ thể con người cũng thế.
Tia hồng ngoại còn có thể được con người tạo ra chùm tia hồng ngoại định hướng dùng trong kỹ thuật bằng cách dùng đèn điện dây tóc ở nhiệt độ thấp hoặc dùng điốt phát quang hồng ngoại.
Phân loại tia hồng ngoại
Tia hồng ngoại được phân thành 3 loại chính bao gồm tia hồng ngoại gần, tia hồng ngoại giữa và tia hồng ngoại xa.
Tia hồng ngoại gần
– Tia hồng ngoại gần thường được ký hiệu là NIR và được chia làm 2 loại IR-A và IR-B.
– Bước sóng của IR-A là 0,78-1,4nm, phần sóng ngắn và ranh giới là 780nm và xác định theo thị giác của con người đối với phổ ánh sáng mặt trời. Phim chụp ảnh có thể hấp thụ được dải này với hồng ngoại là 0,7-1,0 µm.
– Bước sóng nm IR-B từ 1,4 – 3,0nm. Phần sóng dài và ranh giới được coi là vùng hấp thụ mạnh của nước khoảng 1,45 µm.
Tia hồng ngoại giữa
– Tia hồng ngoại này được ký hiệu là IR-C
– Bước sóng của tia hồng ngoại này vào khoảng 3-50nm với phạm vi của các bức xạ nhiệt trên bề mặt.
– Nhiệt độ theo phân bố WIEN: 1000-60oK.
Tia hồng ngoại xa
– Ký hiệu: FI-R
– Bước sóng nằm trong khoảng 50-1000nm
– Ở đây được khí quyển hấp thụ manh, ranh giới với vùng vi sóng là các bức xạ vũ trụ 3° có thể nhìn thấy được.
– Nhiệt độ theo phân bố WIEN: < 3°K
Tính chất nổi bật của tia hồng ngoại
Tia hồng ngoại có các tính chất nổi bật như sau:
– Tia hồng ngoại là một bức xạ điện từ do đó cũng mang đặc điểm của sóng điện từ. Nó có tính chất tuân theo quy định truyền thẳng, khúc xạ, phản xạ và cũng có thể gây được nhiễu xạ, sự giao thoa như một ánh sáng thông thường.
– Đặc điểm nổi bật của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt nên còn có tên gọi khác nữa là tia nhiệt.
– Sóng hồng ngoại không thể nhìn thấy được bằng mắt thường. Chúng ta chỉ có thể cảm nhận được nhiệt của nó.
– Tia hồng ngoại còn có thể tác dụng lên một số kính ảnh đặc biệt
– Có khả năng biến điệu tương tự như sóng điện từ cao tần.
Ứng dụng tia hồng ngoại
Tia hồng ngoại được chọn lọc và có rất nhiều ứng dụng khác nhau trong cuộc sống.
Dùng bên trong các thiết bị gia đình
Ứng dụng rộng rãi nhất của tia hồng ngoại có thể kể đến đó là dùng trong các thiết bị vật dụng gia đình mà hàng ngày chúng ta vẫn thường sử dụng.
– Được sử dụng trong các bộ điều khiển từ xa như điều khiển điều hòa, tivi, điều khiển đèn,…
– Ứng dụng trong việc làm bếp hồng ngoại, lò vi sóng, lò nướng bằng cách sử dụng bức xạ hồng ngoại để dẫn nhiệt.
– Đèn cảm ứng hồng ngoại: nhận được tín hiệu hồng ngoại từ con người để có thể bật hoặc tắt.
– Ngoài ra, tia hồng ngoại cũng được ứng dụng trong hệ thống lọc, sưởi ấm và sấy khô.
Ứng dụng trong các thiết bị nhìn được ban đêm
Tia hồng ngoại đã được ứng dụng ghép nối vào các thiết bị nhìn đêm như camera, đèn pha, ống nhòm,…từ đó giúp chúng ta có thể quan sát được môi trường trong cường độ ánh sáng yếu. Nó được ứng dụng rộng rãi trong quân sự.
Dùng trong các thiết bị cảm biến tia hồng ngoại
Có thể dễ dàng nhận ra rằng tại sân bay hay trung tâm thương mại, nhà hàng sẽ luôn có cửa kính đóng mở từ xa cách vài bước chân. Ở đây được sử dụng cảm biến hồng ngoại. Loại cảm biến này có thể phát hiện sự hiện diện của vật thể chuyển động phát ra hồng ngoại. Từ đó kích hoạt hệ thống tự động đóng hay mở cửa.
Ứng dụng trong y học
Có thể nói, phát hiện ra tia hồng ngoại và ứng dụng được vào trong y học là một thành tựu rất lớn đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển y học của con người. Không giống những tia UV có hại cho các mô và tế bào cơ thể, tia hồng ngoại có khả năng giúp cho tế bào tự tái tạo hoặc tự sửa chữa lại.
Ngoài ra, chúng còn góp phần thúc đẩy lưu thông máu và quá trình chữa lành các mô sâu, giảm đau nhanh hơn.
Trong lĩnh vực y học, ánh sáng của tia hồng ngoại là một trong những liệu pháp hiện đại cải tiến để điều trị các căn bệnh đau mãn tính và các bệnh đau cấp tính khác nhau. Chẳng hạn như đau lưng, viêm khớp, chấn thương nặng, đau cổ, đau lưng, căng cơ, bệnh thần kinh do tiểu đường, đau khớp thái dương hàm, viêm gân, đau thần kinh tọa, vết thương và những vết mổ.
Liệu pháp sẽ sử dụng các bước sóng ánh sáng nhất định và đưa đến các vị trí bị thương trên cơ thể. Tia hồng ngoại có khả năng xuyên qua bên dưới lớp da từ đó kích thích tái tạo và sửa chữa các mô bị thương, giúp giảm đau giảm viêm.
Liệu pháp sử dụng tia hồng ngoại trong y học là một liệu pháp rất an toàn và hiệu quả, không có những tác dụng phụ khác. Thậm chí nó còn có thể sử dụng được ngay cả trẻ sơ sinh đang được chăm sóc đặc biệt.
Ứng dụng trong thiên văn học
Đối với lĩnh vực thiên văn học, tia hồng ngoại đem đến những lợi ích nhất định như ứng dụng các tia hồng ngoại trong kính viễn vọng, hệ thống cảm biến hay vào trong máy dò các trạng thái rắn. Nhờ đó các nhà thiên văn học sẽ quan sát được các vật thể trong vũ trụ mà phát xạ được nhiệt, tia hồng ngoại.
Tác hại của tia hồng ngoại
Tia hồng ngoại có rất nhiều lợi ích trong cuộc sống hàng ngày ở nhiều lĩnh vực khác nhau. Tuy nhiên, tia hồng ngoại cũng có một vài tác hại đối với con người.
Hại cho da
Với một mức độ sóng hồng ngoại lớn có thể làm ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người. Điển hình chính là làm tổn thương đến da và các mô. Các sóng hồng ngoại tương tự như một sóng nhiệt. Chùm tia laser thường bao gồm bức xạ điện từ khuếch đại lên cao sẽ có ánh sáng nhìn thấy, vi sóng, hồng ngoại và các tia khác.
Những tia laser này đủ mạnh để đốt 1 lỗ xuyên thủng kim loại. Do đó nó chắc chắn có thể gây hại làm hỏng da thịt chúng ta. Đó cũng chính là lý do mà trong quân đội những tia laser này cũng có thể làm vũ khí.
Gây hại cho mắt
Khi mắt phải tiếp xúc với tia hồng ngoại trong một thời gian quá dài có thể gây tổn thương. Mắt người chúng ta thường rất nhạy cảm với bức xạ trong phổ điện từ đặc biệt là khi nó ở cường độ cao. Do đó những người thường xuyên tiếp xúc với tia hồng ngoại cần có những biện pháp bảo vệ mắt như đeo kính bảo hộ để đảm bảo an toàn cho mắt.
Bài viết tham khảo: Đo spo2 là gì? Chỉ số prbpm bao nhiêu là bình thường
Nếu tiếp xúc trực tiếp với tia hồng ngoại ở cường độ cao có thể làm hỏng thủy tinh thể và giác mạc của mắt. Do đó mà nếu chúng ta nhìn thẳng vào mặt trời sẽ có hại và thường phải nheo mắt lại.
Gây hiệu ứng nhà kính
Hiệu ứng nhà kính xảy ra đến từ nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó có tia hồng ngoại. Bề mặt trái đất và mây bên trên sẽ hấp thụ ánh sáng từ mặt trời, sau đó phát lại dưới dạng bức xạ hồng ngoại trở lại bầu khí quyển.
Khi không khí trên bề mặt trái đất đang có nồng độ hơi nước cao, kết hợp các nguyên tố lưu huỳnh , nitơ và một vài chất hóa học như chlorofluorocarbon thì bức xạ hồng ngoại sẽ bị giữ lại gần mặt đất. Từ đó khiến nhiệt độ tăng cao và sự thay đổi các kiểu thời tiết ảnh hưởng đến con người cùng nhiều sinh vật sống trên mặt đất.
Trên đây là những chia sẻ của camnangdienmay.net về tia hồng ngoại. Qua bài viết, hy vọng mọi người hiểu được tia hồng ngoại là gì, những ứng dụng của nó và cả những tác hại của tia hồng ngoại đối với chúng ta.